便携型STM32单片机教学实验仪制造技术

本设计涉及一种教学实验仪器，尤其是针对ARMCortex-M3内核的嵌入式系统和硬件技术领域开发的便携型实验仪。实验仪由主控芯片电路、外围控制电路和下载电路组成。主控芯片电路是意法半导体公司的STM32F103ZET6的最小系统电路构成，外围控制电路由一些常用外围器件接口电路构成，下载电路从硬件上可以实现三种方式下载，其一为ISP串行口下载，电路主要由CH340G芯片及其支撑电路构成，实现USB口转UART口，其二为ICP下载，由JTAG调试器完成下载和在线调试功能，其三为IAP下载，由主控芯片的外部接口对正在运行程序的微控器进行内部程序进行更新。实验仪体积小，接口方便，有利于学生更好的掌握ARM系列单片机原理及其开发技术，提高学生的动手能力和创新能力。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
便携型STM32单片机教学实验仪
本技术涉及一种教学实验仪器，尤其是进行ARM CorteX-M3内核的嵌入式系统和硬件
开发的便携型实验仪。
技术介绍
ARM单片机是一门集硬件技术与软件技术于一体的专业课程，在大专院校的电子、计算机、自动化、机电一体化等专业中有着重要的地位。该课程实践性强，难度大，仅靠教学计划安排的实验，对学者动手能力、创新能力和综合素质的提高非常有限，难以满足用人单位的需求。为有效地提高学生的ARM单片机应用技能，学生应该有更多的实践开发和调试时间，传统的ARM实验箱体积大、不易携带，价格昂贵，容易损坏，维护、管理困难，难以普及，并且没有在线下载方式，需要另配编程器，仿真器等，不方便学者的学习。针对以上问题，近期市场上出现了低成本的简易型ARM单片机实验装置，通过外接JTAG编程器进行下载，使用外接电源供电，与PC机连接时，需要将主机箱从电脑搬出，才能与机箱背后的并行口连接，而单位或是学校机房使用机器的限制较多，连机很不方便。现在主流计算机都有USB通用串行总线接口，而且大多的笔记本都舍去了串口和并口，便携型STM32单片机教学实验仪使用单一的USB接口实现串口下载或并口下载，并可以为ARM单片机工作提供电源，不仅解决了无串、并口下载的问题，也简化了实验仪连线装置，下载和携带都具有较强的便捷性。
技术实现思路
本技术的目就是向学者提供一个通过USB接口与PC机连接的集实验仪、编辑、编译和下载于一体的ARM单片机教学实验装置，该实验装置具有便携性。本技术采用的技术方案是:实验仪由主控芯片电路、外围控制电路和下载电路组成，主控芯片电路主要由意法半导体公司的STM32F103ZET6的最小系统电路构成，夕卜围控制电路主要由USB下载模块、485通信、EEPROM存储、SPI FLASH存储、TFT液晶屏接口、SD卡接口、RS232接口、红外收发、超声波扩展接口、电机驱动扩展接口、NRF905无线通信接口、温湿度传感器电路构成，下载电路主要由CH340G芯片和JTAG下载电路构成。具体的说，该实验仪的主控ARM单片机是意法半导体公司的STM32F1系列LQFP-144封装的STM32F103ZET6芯片，下载模块的USB接口转串口控制芯片选用南京南京沁恒公司的CH340G为主控芯片，温湿度传感器选用DHTll芯片，EEPROM电路选用AT24C02芯片，FLASH存储电路选用W25Q16芯片，RS232转换电路选用RS2323CSE芯片，RS485转换电路选用7L184芯片，触摸屏显示电路的3.2寸TFT液晶屏选用ILI9341为主控芯片，电阻式触摸屏选用XPT2046为电阻屏AD转换芯片，红外电路选用红外一体头1838及红外发射管。本技术解决多种在线下载的方案是:实验仪有三种在线下载方式，其一为ISP串行口下载，通过接口转换芯片CH340G将USB接口转换为UART串口，使得实验仪通过USB接口实现在线下载，其二为ICP下载，连接JTAG调试器实现程序的在线下载、调试以及变量实时跟踪功能，其三为IAP下载，使用单片机外部接口(USART、CAN、IIC、USB等)对正在运行程序的微控器进行内部程序更新。该实验仪可以完成LED流水灯、键盘、继电器控制开关、串口通信、485通信、电阻式彩色触摸屏驱动开发、SD卡驱动开发、USB通信、FATFS文件系统移植、uCGUI图形界面移植、uCos-1I实时操作系统移植以及uCLinux的移植实验；实验时只要将本实验仪的USB接口通过USB连接线与PC机的USB 口相连后在KEIL环境下编写实验仪外围电路驱动程序，直接编辑、编译后，即可通过KEIL直接在线下载，连接Jlink调试器可以完成断点设置、数据跟踪以及外设寄存器观察，也可以将程序下载到单片机看运行结果，方便初始者了解ARM芯片功能原理。本实验仪的优点在于:I)、实验仪体积小，使用灵活，由USB 口从PC机取电，USB通用接口；2 )、实验仪由CH340G控制芯片将USB接口转换为串口和并口进行下载，支持热插拔，大大缩短了开发周期，增加了学习效率；3)、实验仪除了集成在板子上的丰富的外设外还支持外部设备的扩展，在设计上考虑到ARM单片机课程教学改革的需要，可完成不同难度的项目开发，有利于提高学生的动手实践能力和创新能力。【附图说明】图1是本技术实验仪的结构示意图。【具体实施方式】现在结合附图对本技术实验仪作进一步详细的说明。附图为简化的示意图，仅以示意方式说明本技术的基本结构，因此其仅显示与本技术有关的结构。如图1所示的为实验仪的整体结构布局，由单片机、USB下载、485通信、EEPROM存储电路、SPI FLASH存储电路、TFT液晶屏接口、SD卡接口、RS232接口、红外收发电路、超声波扩展接口、电机驱动扩展接口、NRF905无线通信接口、温湿度传感器电路等组成；实验仪是采用USB总线提供的5V电源；ARM单片机选用意法半导体公司的STM32F103ZET6芯片；USB转换模块使用南京蕊恒公司的CH340G芯片，将USB总线转换成串行口与单片机相连，使用发光二极管指示USB设备连接状态。温湿度传感器选用DHT11，单总线与单片机的I/O 口相连，可以反应当前的实时温度和湿度，精度高，转换时间短，不需要外部的模数转换；红外发射管通过38khz的载波发送不可见的红外，由1838红外接收管接收并处理相应的功能代码，同时可以通过1838实现种类不同的遥控器的解码和功能定义；EEPR0M选用AT24C02，使用IIC通信接口，可用于保存开机设置；FLASH选用华邦电子的W25Q16芯片，使用SPI串行通信接口，可用于液晶显示功能的辅助，保存汉字字库文件，实现字库文件的存储；485转换芯片选用7L184，工作状态稳定，大量应用于工业领域，可以完成工业设备控制实验；SD卡接口插已经广泛使用的SD卡和TF卡，可以完成FATFS文件系统的移植实验；3.2寸的液晶屏接口，可以完成汉字或图片显示以及uCGUI移植实验；实验仪主控芯片选用的是STM32F103ZET6，片内FLASH ROM容量为512KB，片内SRAM为64KB，片内功能多样，可以完成复杂功能设计，以72MHZ频率高速运行，可以完成uCos-1I实时操作系统移植等。实验仪中大部分设备都可以并行工作，将实验仪已经板载的外设及接口综合使用，可以完成系统级的项目，并且能够保证整个系统运行安全可靠，不受干扰。以上说明书中描述的只是本实验仪的【具体实施方式】，各种举例说明不对本实验仪的实质内容构成限制，所属
的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的【具体实施方式】做修改或变形，而不背离技术的实质和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
便携型STM32单片机教学实验仪，其特征为：实验仪由主控芯片电路、外围控制电路和下载电路组成，主控芯片电路主要由意法半导体公司的STM32F103ZET6的最小系统电路构成，外围控制电路主要由USB下载模块、485通信、EEPROM存储、SPI FLASH存储、TFT液晶屏接口、SD卡接口、RS232接口、红外收发、超声波扩展接口、电机驱动扩展接口、NRF905无线通信接口、温湿度传感器电路构成，下载电路主要由CH340G芯片和JTAG下载电路构成。

【技术特征摘要】
1.便携型STM32单片机教学实验仪，其特征为:实验仪由主控芯片电路、外围控制电路和下载电路组成，主控芯片电路主要由意法半导体公司的STM32F103ZET6的最小系统电路构成，外围控制电路主要由USB下载模块、485通信、EEPROM存储、SPI FLASH存储、TFT液晶屏接口、SD卡接口、RS232接口、红外收发、超声波扩展接口、电机驱动扩展接口、NRF905无线通信接口、温湿度传感器电路构成，下载电路主要由CH340G芯片和JTAG下载电路构成。2.根据权利I要求所述的便携型STM32单片机教学实验仪，其特征为:所述的实验仪是通过USB和PC相连，适用于无并口和串行口的笔记本进行在线编程和调试，下载电路可以选择SRAM、FLASH和Bo...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂章龙，张静，孙为，朱丽华，
申请(专利权)人：常州信息职业技术学院， 聂章龙，
类型：新型
国别省市：江苏;32